CARD9基因缺陷导致变态反应性支气管肺曲霉菌病的基础和临床研究

Allergic bronchopulmonary aspergillosis (ABPA) are most frequently caused by Aspergillus fumigatus (A. fumigatus). ABPA is a disease in which Th2 CD4+T-cell responses play a critical role in the development of an asthma-like disease with pulmonary hypersensitivity and compromised lung function. Activated Th2 cells can secrete cytokines such as IL-4, IL-5 and IL-13 leading to IgE isotype switching of B-cells, increased secretion of A. fumigatus-specific IgG, IgE and total IgE antibodies, and pulmonary eosinophilic influx. Genetic association studies have shown that primary immunodeficiency leads to a predisposition to develop ABPA. The caspase recruitment domain-containing protein 9 (CARD9) is the critical adaptor protein that operates downstream of several C-type lectin receptors including Dectin-1, Dectin-2, and Dectin-3, which are critical for host innate immune responses against fungal infection. Our Preliminary data showed that CARD9-deficient mice developed ABPA after infection with A. fumigatus. In this project, we aimed to clarify that CARD9-deficient DCs activated by A. fumigatus prime Th2 cell polarization and lead to the development of ABPA. Furthermore, we aimed to identify the associations between gene polymorphisms and genetic errors of CARD9 and an increased incidence of ABPA, which will have significant impact on improving early diagnosis and treatment strategies.

变态反应性支气管肺曲霉菌病（Allergic Bronchopulmonary Aspergillosis, ABPA)的主要免疫应答为激活Th2细胞极化，分泌IL-4、IL-5和IL-13, 导致血清IgE和曲霉特异IgE升高以及肺支气管嗜酸性粒细胞大量浸润。目前ABPA 的发病机制尚不清楚，原发性免疫缺陷被认为是ABPA的主要诱发因素。申请人前期研究发现CARD9基因缺失小鼠感染烟曲霉菌发生ABPA；CARD9主要表达在髓系来源固有免疫细胞中，是C型凝集素受体下游传递活化信号的重要接头蛋白。本项目拟深入研究CARD9基因缺失通过影响固有免疫细胞的分化及功能驱动Th2细胞极化最终引起ABPA发生的分子机制，并筛查临床ABPA病人CARD9基因的原发性变异，最终阐明CARD9基因原发性变异导致ABPA发病的分子机制，为ABPA的早期临床诊断提供依据，以及ABPA的治疗提供新靶点和治疗策略。

变态反应性支气管肺曲霉菌病（Allergic Bronchopulmonary Aspergillosis, ABPA)的主要免疫应答为激活Th2细胞极化，分泌IL-4、IL-5和IL-13, 导致血清IgE和曲霉特异IgE升高以及肺支气管嗜酸性粒细胞大量浸润。目前ABPA 的发病机制尚不清楚。CARD9主要表达在髓系来源的固有免疫细胞中，是C型凝集素受体下游传递活化信号的重要接头蛋白，在抗真菌免疫应答中发挥重要作用。我们研究发现ABPA病人中病人CARD9蛋白第12为丝氨酸变异为天冬酰胺（S12N），我们构建了CARD9S12N基因敲入小鼠，发现经鼻感染烟曲霉菌后发生了Th2细胞介导的应答，血清中IL-4和IL-5细胞因子升高，而Th1细胞介导的应答水平降低，血清中IFN-γ降低，同时血清中IgE抗体水平增高，提示CARD9S12N基因敲入小鼠感染烟曲霉菌后发生了Th2介导的I型超敏反应；进一步研究发现CARD9S12N基因敲入小鼠肺泡巨噬细胞能够产生IL-5细胞因子，从而激活嗜酸性粒细胞产生IL-4驱动Th2细胞分化，提示表达CARD9S12N的肺泡巨噬细胞是启动Th2细胞介导免疫应答的初始细胞；最终我们发现烟曲霉菌刺激表达CARD9S12N巨噬细胞激活非经典NF-κB核转录因子RelB，后者调控IL-5的表达。在我们筛查的53例ABPA患者中，相比正常人，CARD9 S12N多态位点的携带比例显著增高。在ABPA外周血PBMC中，我们检测出一群CD14+CD11b+的细胞，在曲霉刺激后，RelB入核增强，并产生IL-5。此外，在ABPA杂合子患者中，存在等位基因表达不平衡现象，CARD9 S12N等位基因A相对于另一等位基因G优势表达，从而在杂合子中表现为和纯合子相同的症状。以上结果都表明：同CARD9 S12N KI小鼠类似，携带CARD9 S12N多态位点的单核细胞在曲霉刺激后，能激活非经典的NF-κB信号通路，诱导IL-5的产生，从而激活过敏性炎症反应。综上所述，我们在国际上率先证明CARD9S12N改变巨噬细胞的功能，并启动Th2细胞介导免疫应答。总的来说，我们的研究成果系统阐明了CARD9基因原发性变异导致ABPA发病的分子机制，为ABPA的早期临床诊断提供依据，以及ABPA的治疗提供新靶点和治疗策略。